กลไกของปฏิกิริยาเคมีในเคมีอินทรีย์ ประเภทของปฏิกิริยาเคมีในเคมีอินทรีย์ - ความรู้ไฮเปอร์มาร์เก็ต

>> เคมี: ประเภทของปฏิกิริยาเคมีในเคมีอินทรีย์

ปฏิกิริยาของสารอินทรีย์สามารถแบ่งออกได้เป็น 4 ประเภทหลัก ๆ ได้แก่ การแทนที่ การเติม การกำจัด (การกำจัด) และการจัดเรียงใหม่ (isomerization) เห็นได้ชัดว่าไม่สามารถลดปฏิกิริยาที่หลากหลายทั้งหมดของสารประกอบอินทรีย์ให้อยู่ในกรอบของการจำแนกประเภทที่เสนอได้ (เช่น ปฏิกิริยาการเผาไหม้) อย่างไรก็ตาม การจำแนกประเภทดังกล่าวจะช่วยสร้างความคล้ายคลึงกับการจำแนกประเภทของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างสารอนินทรีย์ที่คุณคุ้นเคยอยู่แล้วจากหลักสูตรเคมีอนินทรีย์

ตามกฎแล้ว สารประกอบอินทรีย์หลักที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเรียกว่าสารตั้งต้น และส่วนประกอบอื่นของปฏิกิริยาจะพิจารณาตามเงื่อนไขว่าเป็นรีเอเจนต์

ปฏิกิริยาการทดแทน

ปฏิกิริยาที่ส่งผลให้เกิดการแทนที่อะตอมหนึ่งหรือกลุ่มของอะตอมในโมเลกุลดั้งเดิม (สารตั้งต้น) กับอะตอมหรือกลุ่มของอะตอมอื่นเรียกว่าปฏิกิริยาการแทนที่

ปฏิกิริยาการแทนที่เกี่ยวข้องกับสารประกอบอิ่มตัวและอะโรมาติก เช่น แอลเคน ไซโคลแอลเคนหรือแอรีน

ให้เรายกตัวอย่างของปฏิกิริยาดังกล่าว

เนื้อหาบทเรียน สรุปบทเรียนสนับสนุนการนำเสนอบทเรียนกรอบแบบเร่งรัด เทคโนโลยีแบบโต้ตอบ ฝึกฝน งานและแบบฝึกหัด เวิร์คช็อป สอบด้วยตนเอง อบรม เคส เควส การบ้าน คำถาม อภิปราย คำถามเชิงวาทศิลป์จากนักเรียน ภาพประกอบ เสียง คลิปวิดีโอ และมัลติมีเดียภาพถ่าย, ภาพกราฟิก, ตาราง, แผนการตลก, เกร็ดเล็กเกร็ดน้อย, เรื่องตลก, การ์ตูน, อุปมา, คำพูด, ปริศนาอักษรไขว้, คำพูด ส่วนเสริม บทคัดย่อชิปบทความสำหรับแผ่นโกงที่อยากรู้อยากเห็น ตำราพื้นฐานและคำศัพท์เพิ่มเติมอื่น ๆ การปรับปรุงตำราและบทเรียนแก้ไขข้อผิดพลาดในตำราเรียนการปรับปรุงชิ้นส่วนในตำราองค์ประกอบนวัตกรรมในบทเรียนแทนที่ความรู้ที่ล้าสมัยด้วยความรู้ใหม่ T สำหรับครูเท่านั้น บทเรียนที่สมบูรณ์แบบแผนปฏิทินสำหรับปี ข้อเสนอแนะเชิงระเบียบวิธีของโปรแกรมสนทนา บทเรียนแบบบูรณาการ บรรยาย 4
การจำแนกประเภทและ
กลไก
ปฏิกิริยาอินทรีย์

วางแผน
4.1. การจำแนกอินทรีย์
ปฏิกิริยา
4.2. การจำแนกประเภทของรีเอเจนต์
4.3 ปฏิกิริยา
(เอสอาร์)
หัวรุนแรง
ทดแทน
4.4 ปฏิกิริยาการเติมด้วยไฟฟ้า (AE)

4.1 การจำแนกประเภทของปฏิกิริยาอินทรีย์

4.1 การจำแนกประเภท
ปฏิกิริยาอินทรีย์
ต่อ
โดยโมเลกุล
ปฏิกิริยาการแทนที่ S
ปฏิกิริยาการเติม A
ปฏิกิริยาการกำจัด
อี
โมเลกุล
การจัดเรียงใหม่
โมเลกุลเดี่ยว
ชีวโมเลกุล
ไตรโมเลกุล

ตามวิธีการแตกและสร้างพันธะ

Heterolytic
(อิออน)
* อิเล็กโทรฟิลิก
* นิวคลีโอฟิลิก
โฮโมลิติก
(หัวรุนแรง)
โมเลกุล

แบบแผนของการทำลายพันธะเคมี

A:B
+
ที่:
.
.
แต่
A:B
heterolytic
A: B
g ohm lytic
A + B
ดีใจที่อิกะลา
+
+ วี:
แต่
e ไอออนที่เกี่ยวข้อง

รูปแบบของการก่อตัวของพันธะเคมี

+
แต่
.
+ วี:
A + B
.
แต่
ที่
heterolytic
แต่
ที่
โฮโมไลติก

ปฏิกิริยาเฮเทอโรไลติก
เรียกว่าไอออนิกเพราะ
พวกเขามาพร้อมกับ
การก่อตัวของอินทรีย์
ไอออนไหลเข้า
ตัวทำละลายอินทรีย์
ปฏิกิริยาโฮโมไลติก
ไหลเป็นส่วนใหญ่ใน
เฟสแก๊ส

ปฏิกิริยาเฮเทอโรไลติกใน
การพึ่งพาอิเล็กทรอนิกส์
ลักษณะของอนุภาคจู่โจม
แบ่งออกเป็นนิวคลีโอไฟล์ (สัญลักษณ์
N) และอิเล็กโทรฟิลิก (สัญลักษณ์ E)
ในขณะเดียวกันก็สันนิษฐานตามอัตภาพ
หนึ่งในอนุภาคที่มีปฏิสัมพันธ์
รีเอเจนต์และซับสเตรตอื่นๆ
ซึ่งรีเอเจนต์ทำหน้าที่

สารตั้งต้นเป็นโมเลกุลที่
ให้อะตอมของคาร์บอน
การก่อตัวของการเชื่อมต่อใหม่
ชนิดของปฏิกิริยา (nucleophilic
หรืออิเล็กโทรฟิลิก) ถูกกำหนดโดยธรรมชาติของรีเอเจนต์

รีเอเจนต์กับโดดเดี่ยว
คู่อิเล็กตรอน,
กำลังโต้ตอบกับ
พื้นผิวที่มี
ขาดอิเล็กตรอน
เรียกว่า "นิวคลีโอฟิลิก"
(รักมองหาแก่น) และ
ปฏิกิริยานิวคลีโอฟิลิก

รีเอเจนต์ที่มีการขาดดุลทางอิเล็กทรอนิกส์
กำลังโต้ตอบกับ
สารตั้งต้นที่มีอิเล็กตรอนมากเกินไป
เรียกว่า
"ไฟฟ้า" และ
ปฏิกิริยาอิเล็กโทรฟิลิก

นิวคลีโอฟิลิกและ
ปฏิกิริยาอิเล็กโทรฟิลิกอยู่เสมอ
เชื่อมต่อถึงกัน
ปฏิกิริยาที่มาพร้อมกับ
พร้อมกัน
(ยินยอม) ช่องว่างและ
พันธะเรียกว่า
โมเลกุล (ซิงโครนัส
ตกลง)

การสังเคราะห์ไดอีน

CH2
HC
CH2
+
HC
CH2
CH2
Cyclog exen

4.2. การจำแนกประเภทของรีเอเจนต์

4.2. การจำแนกประเภทของรีเอเจนต์
ไปยังรีเอเจนต์นิวคลีโอฟิลิก
เป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วย
unshared อย่างน้อยหนึ่งรายการ
คู่ของอิเล็กตรอน ไอออนที่บรรทุก
ประจุลบ (แอนไอออน);
โมเลกุลที่มีจุดศูนย์กลาง
เพิ่มความหนาแน่น

รีเอเจนต์นิวคลีโอฟิลิก

โมเลกุลที่เป็นกลาง
มีคู่เดียว
อิเล็กตรอน:
..
..
..
..
NH3; R - NH2; R2 - นิวแฮมป์เชียร์; R3N;
..
H2O;
..
..
R-OH;
..
..
;
R-O
R
..
แอนไอออน:
โอ้-; CN-; NH2-; อาร์คู-; อาร์เอส-; Cl-;
Br-; ฉัน-; HSO3-;

รีเอเจนต์นิวคลีโอฟิลิก

การเชื่อมต่อ
ประกอบด้วยศูนย์ด้วย
เพิ่มความหนาแน่นของอิเล็กตรอน:
ค
ค
;
ค
ค
;

รีเอเจนต์อิเล็กโทรฟิลิก

โมเลกุลที่เป็นกลาง
มีวงโคจรว่าง:
SO3, กรดลิวอิส (AlCl3,
SnCl4, FeBr3, BF3)
ไพเพอร์: โปรตอน (H+), ไอออน
โลหะ (ชาย+), SO3H+, NO2+, NO+

โมเลกุล
มี
ศูนย์
กับ
ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนลดลง:
อนุพันธ์ฮาโลเจนของไฮโดรคาร์บอน Rδ+-
Halδ-, ฮาโลเจน (Cl2, Br2, I2), สารประกอบด้วย
กลุ่มคาร์บอนิล:
R
ค
อู๋
;
ชม
R
ค
อู๋
;
R1
R
ค
อู๋
; R
โอ้
ค
อู๋
;
หรือ

ในปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์
มักจะเกิดขึ้นใน
หลายขั้นตอน กล่าวคือ กับ
การก่อตัวของตัวกลาง
อนุภาคอายุสั้น
(ตัวกลาง): carbocations,
คาร์บาเนียน อนุมูล

Carbocations - บวก
อนุภาคที่มีประจุ อะตอม
แบริ่งคาร์บอนบวก
ค่าใช้จ่ายอยู่ใน sp2 -
การผสมพันธุ์
อะตอมของคาร์บอนที่มีการได้มา
การเปลี่ยนแปลงประจุบวก
สถานะวาเลนซ์ของมันจาก sp3 ถึง
sp2 ซึ่งมีพลังมากกว่า
มีกำไร

ลักษณะสำคัญ
carbocations เป็นของพวกเขา
ความยั่งยืนซึ่ง
กำหนดโดยระดับ
delocalization
ประจุบวก

ความคงตัวของ Carbocation
อยู่ในสาย:
ระดับอุดมศึกษา
อะตอม C
>
รอง
อะตอม C
>
หลัก
อะตอม C

ความคงตัวของ Carbocation

+
CH3 CH3
ม เอทิลเลียม
ไอออนบวก
+
CH2
เอทิลเลียม
ไอออนบวก
CH3
CH3
+
CH
ไอโซโพรพิเลียม
ไอออนบวก
CH3
CH3
เสถียรภาพที่เพิ่มขึ้น
+
ค
CH3
tertbutylium
ไอออนบวก

Carbanions - เชิงลบ
อนุภาคประจุ ประจุ
อันเนื่องมาจากการมีอยู่ของมัน
โครงสร้างของอะตอม C ที่มีความโดดเดี่ยว
คู่อิเล็กทรอนิกส์ ในขณะเดียวกัน อะตอม
ตลับลูกปืนคาร์บอนติดลบ
ชาร์จได้ทั้งใน sp2 และ
ใน sp3 การผสมพันธุ์

ความคงตัวของคาร์บาเนี่ยนขึ้นอยู่กับ
ระดับ delocalization ของเชิงลบ
ประจุบนอะตอมของคาร์บอน กว่าเธอ
ยิ่งสูง ยิ่งมีความมั่นคงและ
ลดการเกิดปฏิกิริยา
วัฏจักรที่เสถียรที่สุด
คาร์บอนในโครงสร้างที่
มี π-อิเล็กตรอน . ทั่วไป
ความหนาแน่น รวมทั้ง
4n+2 π-อิเล็กตรอน

ไซโคลเพนทาเดียนิลแอนไอออน

อนุมูลอิสระ - any
เป็นกลางทางไฟฟ้า ใช้งานอยู่
อนุภาคที่มี
ออร์บิทัลหนึ่งอิเล็กตรอน
อนุมูลอิสระสามารถ
ได้รับมอบหมายอนุภาค
ที่มีอิเลคตรอนไม่เท่ากัน
ไม่เพียงแต่ในอะตอมของคาร์บอน (C ) แต่
และอะตอมอื่นๆ: R2N· ; RO

4.3. ปฏิกิริยาการแทนที่แบบรุนแรง (SR)

4.3. ปฏิกิริยาของหัวรุนแรง
เปลี่ยนตัว (SR)
ปฏิกิริยา SR เป็นลักษณะของ
สารประกอบอะลิฟาติกและ
ชุดอะลิไซคลิก ยังไง
ตามกฎแล้วพวกมันไหล
กลไกลูกโซ่ หลัก
ขั้นตอนที่คือ:
การเริ่มต้น, การพัฒนา (การเติบโต
โซ่) และวงจรเปิด

อยู่ในช่วงเริ่มต้น
เกิดอนุมูลอิสระขึ้น
เริ่มโซ่
กระบวนการ
อนุมูลอิสระสามารถ
เกิดจากความร้อน
หรือ photochemical
การเริ่มต้นเช่นเดียวกับ
อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยา OB

ปฏิกิริยาการแทนที่แบบรุนแรง (SR)

R-H+A-A
พื้นผิว
น้ำยา
ชม.
R-A+HA
ผลิตภัณฑ์
ปฏิกิริยา

กลไกการเกิดปฏิกิริยา
การแทนที่รากศัพท์ (SR)
1. การเริ่มต้น
อา-อา
ชม.
.
2A

2. การพัฒนาลูกโซ่

.
อา
.
+R-H
R+A-A
.
R
+อ๊ะ
R-A+
.
อา

3. วงจรเปิด
.
R
.
อา
.
อา
+
.
R
R-R
+
.
R
ร-อา
+
.
อา
อา-อา

ความง่ายในการแยกอะตอม H ออกจากอะตอมคาร์บอนอยู่ในชุดของไฮโดรคาร์บอน

CH3
CH3
H3C
ค
CH3
H>H3C
ค
ชม
ชม
ชม
H>H3C
ค
ชม
H > H
ค
ชม
ชม

อนุมูลโบรมีน (Br˙) มี
หัวกะทิสูง: if
โมเลกุลมีรองและ
โดยเฉพาะอะตอมของคาร์บอนระดับอุดมศึกษา
ดังนั้นการสำแดงจึงเด่นชัด
ไปที่ระดับอุดมศึกษา (มัธยม)
อะตอมของคาร์บอน ปฏิกิริยาดังกล่าว
เรียกว่า รีจิโอซีเล็คทีฟ
(เลือกตามสถานที่
การกระทำ) ปฏิกิริยา

โบรมิเนชันของอัลเคน (ปฏิกิริยารีจิโอซีเล็คทีฟ)

H3C
CH
ชม
CH3 + Br2
ชม.
H3C
CH
CH3 + HBr
Br
2-โบรโมโพรเพน

กลไกการเกิดปฏิกิริยา
โบรมิเนชันของอัลเคน
1. การเริ่มต้น
Br2
ชม.
.
2ห้องนอน

2. การพัฒนาลูกโซ่
.
Br + H3C
CH
CH3
H3C
.
CH
CH3 + HBr
ชม
Br2 + H3C
.
CH
CH3
H3C
CH
Br
.
CH3 + บรา

3. วงจรเปิด
.
.
H3C
CH3 + บรา
CH
H3C
CH
CH3
Br
.
Br
H3C
.
Br2
+พี่ชาย
.
.
CH+H3C
CH
CH3
CH3
H3C
CH
CH
CH3
CH3
เอทิลบิวเทน 2,3 สลึง
CH3

4.4. ปฏิกิริยาการเติมด้วยไฟฟ้า

การเติมอิเล็กโทรฟิลิก (AE)
ลักษณะของระบบไม่อิ่มตัว
ที่มีพันธะคู่หรือสามเท่า
ลักษณะนิวคลีโอฟิลิกของสิ่งเหล่านี้
สารประกอบเนื่องจากการมีอยู่ของ π-bond,
ซึ่งเป็นพื้นที่ที่มี
เพิ่มความหนาแน่นของอิเล็กตรอน
เป็นโพลาไรซ์ได้ง่าย
แตกออกภายใต้
รีเอเจนต์อิเล็กโทรฟิลิก

กลไกการเกิดปฏิกิริยา AE

+ X
C=C
พื้นผิว
Y
น้ำยา
X
ค
+
ค
-ซับซ้อน
+ย
C=C
X
Y
-ซับซ้อน
X
ค
ค
Y

ฮาโลเจน

ชม
ชม
C=C
ชม
+พี่ชาย
Br
ชม
ชม
C=C
ชม
ชม
Br
Br
CH2
H2C
+
Br
หัวหอมโบรมีน
ไอออนบวก
+พี่ชาย
H2C
CH2
Br
ไอโบรโม อีเทน 1,2-d
ชม
Br

ไฮโดรจิเนชัน
ชม
C=C
+ H2
t, Kt
ค
ค
ชม
ไฮโดรฮาโลจิเนชัน
Cl
C=C
+ HCl
ค
ชม
ค

ไฮเดรชั่น
โอ้
C=C
+โฮ้
ชม
+
ค
ชม
ค

กฎของ Markovnikov:
เมื่อโต้ตอบ
รีเอเจนต์ประเภท HX พร้อม
อสมมาตร
แอลคีน, ไฮโดรเจน
เข้าร่วม
ที่สุด
เติมไฮโดรเจนวลาดิเมียร์
Markovnikov
อะตอมคาร์บอน
(1837 – 1904)

ไฮโดรฮาโลจิเนชันของแอลคีน
กฎของมอร์คอฟนิคอฟ
CH3 CH = CH2 + HCl
CH3
CH
Cl
2-คลอโรโพรเพน
CH3

กลไกการเกิดปฏิกิริยา
ไฮโดรฮาโลจิเนชัน
CH3
CH3
+
+
CH
CH3
CH2
+
CH2
CH = CH2 + H
CH3
CH3
CH
Cl
CH3
+Cl
-

โครงการปฏิกิริยาไฮเดรชั่นของอัลคีน

รูปแบบของปฏิกิริยาไฮเดรชั่น
แอลคีน
+
H2C = CH2 + H2O
ชม
H3C
CH2
โอ้
เอทานอล

กลไกการเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่น
แอลคีน
..
+
+โฮ้
..
+
H C = CH + H
H C CH
2
2
H3C
3
CH2
+
อู๋
ชม
+
-ชม
กลับ
ตัวเร่ง
ชม
ออกโซเนียมไอออนบวก
2
H3C
CH2
โอ้

กฎคลาสสิก
Markovnikova สมบูรณ์แบบ
ใช้ได้เฉพาะกับ
แอลคีนในกรณีของ
อนุพันธ์ที่จำเป็น
โดยคำนึงถึงกลไกล
ปฏิกิริยาและความเสถียร
ตัวกลางที่เกิดขึ้น

กลไกปฏิกิริยาไฮเดรชันของกรดคาร์บอกซิลิกไม่อิ่มตัวกับกฎของมอร์คอฟนิคอฟ

R
R
CH=CH
+
CH
อู๋
CH2
ค
โอ้
+
+ โฮ
ค
อู๋
โอ้
R
CH2
+
CH
ค
อู๋
โอ้

..
HOH
..
อู๋
R
CH
+
อู๋
ชม
ชม
CH2
ค
อู๋
R
-H+
CH
CH2
ค
โอ้กลับมา
ตัวเร่ง
โอ้
โอ้
-กรดไฮดรอกซี

การให้ความชุ่มชื้นแบบนี้ใน
vivo เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการ
β-ออกซิเดชันของสารไม่อิ่มตัว
กรดไขมันในร่างกาย

ระบบที่เกี่ยวข้อง
(อัลคาเดียน)
ทางอุณหพลศาสตร์มากที่สุด
มั่นคงบ่อยครั้ง
จะพบได้ในธรรมชาติ
ปฏิกิริยาของ AE กับไดอีนดังกล่าว
ดำเนินการกับการก่อตัวของสอง
สินค้า
สิ่งที่แนบมา 1,4- และ 1,2-

ปฏิกิริยา AE ในอนุกรมอัลคาเดียน

1, 4
H2C=CH
CH = CH2 + HCl
H3C
CH=CH
CH2Cl
1-คลอโรบิวทีน-2
1, 2
H3C
CH
Cl
3-คลอโรบิวทีน-1
CH=CH2

ปฏิกิริยา AE ในซีรีส์อัลคาเดียน กลไกการเกิดปฏิกิริยา

+
H3C
H2C=CH
CH = CH2 + H+
กลไกการเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชันของ H3C
อนุพันธ์อะเซทิลีน
H3C
ค
+
CH+H
H3C
+
C=CH2
..
+โฮ้
..

กลไกการเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่น
อนุพันธ์อะเซทิลีน
H3C
C=CH2
+
อู๋
ชม
-H+
H3C
C=CH2
โอ้
ชม

การจำแนกประเภทของปฏิกิริยา ตามจำนวนของสารตั้งต้นและสารสุดท้าย: 1. ภาคยานุวัติ 2. การกำจัด (การกำจัด) 3. การทดแทน

การจำแนกปฏิกิริยาตามกลไกการแตกพันธะ: 1. อนุมูล Homolytic (อนุมูลอิสระ) 2. ไอออนเฮเทอโรไลติก (อิออน)

กลไกการเกิดปฏิกิริยา กลไก - คำอธิบายโดยละเอียดของปฏิกิริยาเคมีตามขั้นตอน ระบุผลิตภัณฑ์ขั้นกลางและอนุภาค รูปแบบปฏิกิริยา: กลไกการเกิดปฏิกิริยา:

การจำแนกปฏิกิริยาตามประเภทของรีเอเจนต์ 1. Radical เรดิคัลคืออนุภาคที่ออกฤทธิ์ทางเคมีซึ่งมีอิเลคตรอนที่ไม่มีคู่ 2. อิเล็กโทรฟิลิก อิเล็กโทรฟิลคืออนุภาคหรือโมเลกุลที่ขาดอิเล็กตรอนซึ่งมีอะตอมที่ขาดอิเล็กตรอน 3. นิวคลีโอฟิลิก นิวคลีโอไฟล์คือแอนไอออนหรือโมเลกุลที่เป็นกลางซึ่งมีอะตอมที่มีคู่อิเล็กตรอนที่ไม่แบ่งแยก

ประเภทของพันธะเคมีในสารอินทรีย์ พันธะประเภทหลักคือโควาเลนต์ (ไอออนิกมีน้อยกว่า) พันธะซิกมา (σ-): พันธะ Pi (-)

ALKANE - ไฮโดรคาร์บอนอะลิฟาติก (ไขมัน) "Alifatos" - น้ำมันไขมัน (กรีก) ซีเอ็น. H 2 n+2 Limit, ไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัว

อนุกรมคล้ายคลึงกัน: CH 4 - มีเทน C 2 H 6 - อีเทน C 3 H 8 - โพรเพน C 4 H 10 - บิวเทน C 5 H 12 - เพนเทน ฯลฯ C 6 H 14 - เฮกเซน C 7 H 16 - เฮปเทน C 8 H 18 - ออกเทน C 9 H 20 - โนเนน C 10 H 22 - ดีเคน และ C 390 H 782 - โนโนเนนซี (1985)

แบบจำลองการโคจรของอะตอมของโมเลกุลมีเทน ในโมเลกุลมีเทน อะตอมของคาร์บอนไม่มีออร์บิทัล S- และ P อีกต่อไป! ออร์บิทัล SP 3 ลูกผสม 4 ออร์บิทัล ซึ่งมีพลังงานและรูปร่างเท่ากัน สร้างพันธะ 4 อันกับออร์บิทัล S ของอะตอมไฮโดรเจน H H 4 -พันธบัตร

ปฏิกิริยาไนเตรต Konovalov Dmitry Petrovich (1856 -1928) 1880 ความพยายามครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จในการชุบชีวิต "สารเคมีที่ตายแล้ว" ซึ่งถือเป็นอัลเคน พบเงื่อนไขการไนเตรชั่นของอัลเคน ข้าว. ที่มา: http: //images. ยานเดกซ์ รุ

คุณสมบัติทางเคมี I. ปฏิกิริยากับความแตกแยกของพันธะ C-H (ปฏิกิริยาการแทนที่): 1. ฮาโลจิเนชัน 2. ไนเตรต 3. ซัลโฟคลอริเนชัน II. ปฏิกิริยากับการแตกของพันธะ CC: 1. การเผาไหม้ 2. การแตกร้าว 3. ไอโซเมอไรเซชัน

จะหานักเคมีได้อย่างไร? ถ้าคุณต้องการหานักเคมี ให้ถามว่าโมลและที่ไม่แตกตัวเป็นไอออนคืออะไร และถ้าเขาเริ่มพูดถึงสัตว์ที่มีขนและการใช้แรงงานก็ควรจากไปอย่างสงบ นักเขียนนิยาย ผู้นิยมวิทยาศาสตร์ ไอแซก อาซิมอฟ (2463-2535) ที่มา: http: //images. ยานเดกซ์ รุ

1. ปฏิกิริยาฮาโลเจน คลอรีน: RH + Cl 2 hv RCl + HCl โบรมิเนชัน: RH + Br 2 hv RBr + HBr ตัวอย่างเช่น คลอรีนมีเทน: CH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl

ขั้นตอนของกลไกอนุมูลอิสระ รูปแบบปฏิกิริยา: CH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl กลไกการเกิดปฏิกิริยา: I. การเริ่มต้นลูกโซ่ - ขั้นตอนของการสร้างอนุมูลอิสระ Cl Cl 2 Cl อนุมูลคืออนุภาคแอคทีฟ ซึ่งเป็นตัวเริ่มต้นของปฏิกิริยา – – เวทีต้องใช้พลังงานในรูปของความร้อนหรือแสงสว่าง ขั้นตอนต่อมาสามารถดำเนินการได้ในที่มืดโดยไม่ต้องให้ความร้อน

ขั้นตอนของกลไกการเกิดอนุมูลอิสระ II. การเติบโตของห่วงโซ่เป็นเวทีหลัก CH 4 + Cl HCl + CH 3 + Cl 2 CH 3 Cl + Cl สเตจอาจรวมถึงหลายสเตจย่อย ซึ่งแต่ละอันจะก่อตัวเป็นอนุมูลใหม่ แต่ไม่ใช่ H !!! ที่ II เวทีหลัก จำเป็นต้องสร้างผลิตภัณฑ์หลัก!

ขั้นตอนของกลไกการเกิดอนุมูลอิสระ III การยุติลูกโซ่เป็นการรวมตัวกันของอนุมูลใหม่ Cl + Cl Cl 2 Cl + CH 3 CH 3 Cl CH 3 + CH 3 CH 3 -CH 3 อนุมูลสองตัวใดๆ รวมกัน

หัวกะทิของการทดแทน หัวกะทิ - หัวกะทิ Regioelectivity - หัวกะทิในบางพื้นที่ของปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่นการเลือกใช้ฮาโลเจน: 45% 3% สรุป? 55% 97%

การเลือกของฮาโลเจนขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้: สภาวะของปฏิกิริยา ที่อุณหภูมิต่ำจะคัดเลือกได้มากกว่า ลักษณะของฮาโลเจน ยิ่งฮาโลเจนแอคทีฟมากเท่าใด ปฏิกิริยาก็จะยิ่งเลือกน้อยลงเท่านั้น F 2 ตอบสนองอย่างรุนแรงด้วยการทำลายพันธะ CC I 2 ไม่ทำปฏิกิริยากับอัลเคนภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ โครงสร้างของอัลเคน

อิทธิพลของโครงสร้างอัลเคนต่อการเลือกทดแทน หากอะตอมของคาร์บอนในอัลเคนไม่เท่ากัน การแทนที่ของอะตอมแต่ละตัวจะดำเนินการในอัตราที่ต่างกัน ค่อนข้าง อัตราการเกิดปฏิกิริยาทดแทน อะตอม เอช รอง อะตอม เอช เติร์ต H คลอรีนอะตอม 1 3, 9 5, 1 โบรมิเนชัน 1 82 1600 สรุป?

การแยกออกจากอะตอมไฮโดรเจนในระดับอุดมศึกษาต้องการพลังงานน้อยกว่าการแยกตัวของอะตอมรองและอะตอมหลัก! สูตรอัลเคน ผลลัพธ์ของโฮโมไลซิส ED, k. J / mol CH 4 CH 3 + H 435 CH 3 - CH 3 C 2 H 5 + H 410 CH 3 CH 2 CH 3 (CH 3) 2 CH + H 395 (CH 3) 3 CH (CH 3) 3 C + H 377

ทิศทางของปฏิกิริยา ปฏิกิริยาใด ๆ เกิดขึ้นส่วนใหญ่ในทิศทางของการก่อตัวของอนุภาคกลางที่มีเสถียรภาพมากขึ้น!

อนุภาคกลางในปฏิกิริยารุนแรงคืออนุมูลอิสระ อนุมูลที่เสถียรที่สุดก่อตัวง่ายที่สุด! อนุกรมความคงตัวแบบ Radical: R 3 C > R 2 CH > RCH 2 > CH 3 หมู่อัลคิลแสดงผลกระทบจากการให้อิเล็กตรอน เนื่องจากทำให้อนุมูลเสถียร

รูปแบบปฏิกิริยาของปฏิกิริยาซัลโฟคลอรีน: RH + Cl 2 + SO 2 RSO 2 Cl + HCl กลไกการเกิดปฏิกิริยา: 1. Cl Cl 2 Cl 2. RH + Cl R + HCl R + SO 2 RSO 2 + Cl 2 RSO 2 Cl + Cl เป็นต้น 3 . 2 Cl Cl 2 เป็นต้น

ปฏิกิริยาของ D. P. Konovalov ไนเตรตตาม Konovalov ดำเนินการโดยการกระทำของกรดไนตริกเจือจางที่อุณหภูมิ 140 o C. รูปแบบปฏิกิริยา: RH + HNO 3 RNO 2 + H 2 O

กลไกของปฏิกิริยา Konovalov HNO 3 N 2 O 4 1. N 2 O 4 2 NO 2 2. RH + NO 2 R + HNO 2 R + HNO 3 RNO 2 + OH RH + OH R + H 2 O เป็นต้น 3. วงจรเปิด.

แอลคีนเป็นไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวที่มีพันธะ C=C Cn หนึ่งพันธะ H 2 n C \u003d C - กลุ่มการทำงานของอัลคีน

คุณสมบัติทางเคมีของแอลคีน ลักษณะทั่วไป แอลคีนเป็นสารประกอบประเภทปฏิกิริยา พวกเขาเข้าสู่ปฏิกิริยามากมาย ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการแตกของพันธะ pi ที่แรงน้อยกว่า Е С-С (σ-) ~ 350 KJ/โมล Е С=С (-) ~ 260 KJ/โมล

ปฏิกิริยาลักษณะเฉพาะ การบวกเป็นปฏิกิริยาประเภทที่มีลักษณะเฉพาะมากที่สุด พันธะคู่เป็นตัวให้อิเล็กตรอน ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะเพิ่ม: E - อิเล็กโทรไลต์, ไพเพอร์หรืออนุมูล

ตัวอย่างปฏิกิริยาการเติมอิเล็กโตรฟิลลิก 1. การเติมฮาโลเจน - ไม่ได้เติมฮาโลเจนทั้งหมด แต่จะเติมคลอรีนและโบรมีนเท่านั้น! – โพลาไรเซชันของโมเลกุลฮาโลเจนที่เป็นกลางสามารถเกิดขึ้นได้ภายใต้การกระทำของตัวทำละลายแบบมีขั้วหรือภายใต้การกระทำของพันธะคู่ของอัลคีน สารละลายโบรมีนสีน้ำตาลแดงไม่มีสี

ปฏิกิริยาการเติมอิเล็กโตรฟิลลิกดำเนินไปที่อุณหภูมิห้องและไม่ต้องการแสงสว่าง กลไกอิออน รูปแบบปฏิกิริยา: XY \u003d Cl 2, Br 2, HCl, HBr, HI, H 2 O

ซิกม่าคอมเพล็กซ์คือคาร์โบเคชั่น ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุบวกในอะตอมของคาร์บอน หากมีประจุลบอื่นๆ ในตัวกลางที่ทำปฏิกิริยา พวกมันก็สามารถยึดติดกับคาร์โบเคชั่นได้

ตัวอย่างเช่น การเติมโบรมีนที่ละลายในน้ำ ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพสำหรับพันธะ C=C สองครั้งดำเนินการด้วยการลดสีของสารละลายโบรมีนและการก่อตัวของสองผลิตภัณฑ์:

นอกเหนือจากอัลคีนที่ไม่สมมาตร กฎของ Markovnikov (1869): กรดและน้ำถูกเติมลงในอัลคีนที่ไม่สมมาตรในลักษณะที่ไฮโดรเจนถูกยึดติดกับอะตอมของคาร์บอนที่เติมไฮโดรเจนมากขึ้น

Markovnikov Vladimir Vasilievich (1837 - 1904) สำเร็จการศึกษาจากมหาวิทยาลัย Kazan ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2412 - ศาสตราจารย์ภาควิชาเคมี ผู้ก่อตั้งโรงเรียนวิทยาศาสตร์ ข้าว. ที่มา: http: //images. ยานเดกซ์ รุ

คำอธิบายของกฎของ Markovnikov ปฏิกิริยาเกิดขึ้นจากการก่อตัวของอนุภาคกลางที่เสถียรที่สุด - carbocation ประถมศึกษา มัธยมศึกษา มีเสถียรภาพมากขึ้น

ชุดเสถียรภาพของ Carbocation: กฎของ methyl Markovnikov ระดับมัธยมศึกษาในระดับอุดมศึกษาในสูตรสมัยใหม่: การเพิ่มโปรตอนไปยังอัลคีนเกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของ carbocation ที่เสถียรมากขึ้น

การต่อต้านมาร์กอฟนิคอฟ CF 3 -CH=CH 2 + HBr CF 3 -CH 2 Br อย่างเป็นทางการ ปฏิกิริยาขัดกับกฎของมาร์คอฟนิคอฟ CF 3 - หมู่แทนที่การถอนอิเล็กตรอน สารดึงอิเล็กตรอนอื่น ๆ : NO 2, SO 3 H, COOH, ฮาโลเจน ฯลฯ

Anti-Markovnikov นอกจากนี้ CF 3 ที่ไม่เสถียรมีเสถียรภาพมากขึ้น - ตัวรับอิเล็กตรอนทำให้ carbocation ไม่เสถียร ปฏิกิริยาอย่างเป็นทางการเท่านั้นที่ขัดต่อกฎของ Markovnikov อันที่จริง มันเชื่อฟังเมื่อผ่านคาร์โบเคชั่นที่เสถียรกว่า

Harash เปอร์ออกไซด์เอฟเฟกต์ X CH 3 -CH \u003d CH 2 + HBr CH 3 -CH 2 Br X \u003d O 2, H 2 O 2, ROOR กลไกของอนุมูลอิสระ: 1. H 2 O 2 2 OH + HBr H 2 O + Br 2 CH 3 -CH \u003d CH 2 + Br CH 3 -CH -CH 2 Br เป็นอนุมูลที่เสถียรกว่า CH 3 -CH -CH 2 Br + HBr CH 3 -CH 2 Br + Br เป็นต้น 3. ใดๆ อนุมูลสองตัวเชื่อมต่อกันระหว่างตัวคุณ

การเติมอิเล็กโทรฟิลิก 3. ไฮเดรชั่น - การเติมน้ำ - ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นกรดซึ่งส่วนใหญ่มักจะเป็นกรดซัลฟิวริก ปฏิกิริยาเป็นไปตามกฎของ Markovnikov วิธีรับแอลกอฮอล์ราคาถูก

ในการสอบ นักวิชาการ Ivan Alekseevich Kablukov ขอให้นักเรียนบอกว่าได้รับไฮโดรเจนในห้องปฏิบัติการอย่างไร “ดาวพุธ” เขาตอบ “จากปรอท” เป็นอย่างไร? ! พวกเขามักจะพูดว่า "จากสังกะสี" แต่จากปรอท - นี่คือสิ่งดั้งเดิม เขียนปฏิกิริยา นักเรียนเขียน: Hg \u003d H + g และพูดว่า:“ ปรอทถูกทำให้ร้อน มันสลายตัวเป็น H และ g H คือไฮโดรเจน มีน้ำหนักเบาจึงบินหนีไป และ g คือความเร่งของแรงโน้มถ่วง หนัก ยังคงอยู่ “ สำหรับคำตอบดังกล่าว คุณต้องใส่“ ห้า” Kablukov กล่าว - มาจดบันทึกกันเถอะ เฉพาะ "ห้า" เท่านั้น ฉันจะอุ่นเครื่องก่อน "สาม" หายไปและ "สอง" ยังคงอยู่

นักเคมีสองคนในห้องปฏิบัติการ: - Vasya วางมือในแก้วนี้ - ฉันทำมันตก - คุณรู้สึกอะไรไหม? - ไม่. - ดังนั้นกรดกำมะถันในแก้วอีกใบ

อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน อะโรมาติก - หอม? ? สารประกอบอะโรมาติกคือเบนซีนและสารที่มีลักษณะคล้ายกันในพฤติกรรมทางเคมี!

ปฏิกิริยาการแทนที่จำนวนมากเปิดทางให้ได้รับสารประกอบหลายชนิดที่มีการนำไปใช้ในทางเศรษฐศาสตร์ บทบาทอย่างมากในวิทยาศาสตร์เคมีและอุตสาหกรรมคือการทดแทนอิเล็กโทรฟิลิกและนิวคลีโอฟิลิก ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ กระบวนการเหล่านี้มีคุณสมบัติหลายอย่างที่ควรนำมาพิจารณา

ปรากฏการณ์ทางเคมีที่หลากหลาย ปฏิกิริยาการทดแทน

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของสารมีความโดดเด่นด้วยคุณสมบัติหลายประการ ผลลัพธ์สุดท้าย ผลกระทบจากความร้อนอาจแตกต่างกัน กระบวนการบางอย่างสิ้นสุดลงในบางครั้งการเปลี่ยนแปลงของสารมักจะมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นหรือลดลงในระดับของการเกิดออกซิเดชัน เมื่อจำแนกปรากฏการณ์ทางเคมีตามผลลัพธ์สุดท้าย จะให้ความสนใจกับความแตกต่างเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณระหว่างสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ ตามคุณสมบัติเหล่านี้ การเปลี่ยนแปลงทางเคมี 7 ประเภทสามารถแยกแยะได้ รวมถึงการทดแทนตามรูปแบบ: A-B + C A-C + B บันทึกอย่างง่ายของปรากฏการณ์ทางเคมีทั้งกลุ่มทำให้คิดว่าในบรรดาสารตั้งต้นมี -เรียกว่า "อนุภาคที่แทนที่อะตอม ไอออน หรือหมู่ฟังก์ชันในรีเอเจนต์ ปฏิกิริยาการแทนที่เป็นเรื่องปกติสำหรับการจำกัดและ

ปฏิกิริยาการแทนที่สามารถเกิดขึ้นได้ในรูปแบบของการแลกเปลี่ยนสองครั้ง: A-B + C-E A-C + B-E หนึ่งในสายพันธุ์ย่อยคือการกระจัด ตัวอย่างเช่น ของทองแดงกับเหล็กจากสารละลายของคอปเปอร์ซัลเฟต: CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu อะตอม ไอออน หรือหมู่ฟังก์ชันสามารถทำหน้าที่เป็นอนุภาค "โจมตี" ได้

โฮโมไลติกทดแทน (radical, SR)

ด้วยกลไกที่รุนแรงในการทำลายพันธะโควาเลนต์ คู่อิเล็กตรอนที่มีองค์ประกอบต่างกันจะกระจายไปตาม "ชิ้นส่วน" ของโมเลกุลตามสัดส่วน เกิดอนุมูลอิสระขึ้น สิ่งเหล่านี้เป็นอนุภาคที่ไม่เสถียรซึ่งความเสถียรเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงในภายหลัง ตัวอย่างเช่น เมื่อได้อีเทนจากมีเทน อนุมูลอิสระปรากฏขึ้นซึ่งมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาการแทนที่: CH 4 CH 3 + .H; ช.3 . + .CH 3 → C2H5; H. + .H → H2. การแตกหักของพันธะโฮโมไลติกตามกลไกการแทนที่ที่กำหนดมีลักษณะเป็นลูกโซ่ ในมีเทน อะตอมของ H สามารถถูกแทนที่ด้วยคลอรีนอย่างต่อเนื่อง ปฏิกิริยากับโบรมีนดำเนินไปในทำนองเดียวกัน แต่ไอโอดีนไม่สามารถแทนที่ไฮโดรเจนในอัลเคนได้โดยตรง ฟลูออรีนทำปฏิกิริยากับพวกมันอย่างรุนแรงเกินไป

วิธีการแตกแยกเฮเทอโรไลติก

ด้วยกลไกไอออนิกของปฏิกิริยาการแทนที่ อิเล็กตรอนจะถูกกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอระหว่างอนุภาคที่สร้างขึ้นใหม่ คู่อิเล็กตรอนที่ยึดเหนี่ยวจะไปที่ "ชิ้นส่วน" อันใดอันหนึ่งโดยสมบูรณ์ ส่วนใหญ่มักจะไปที่คู่พันธะนั้น ซึ่งความหนาแน่นเชิงลบในโมเลกุลขั้วถูกเปลี่ยน ปฏิกิริยาการแทนที่รวมถึงการก่อตัวของเมทิลแอลกอฮอล์ CH 3 OH ในโบรโมมีเทน CH3Br ความแตกแยกของโมเลกุลเป็นแบบเฮเทอโรไลติก และอนุภาคที่มีประจุมีความเสถียร เมทิลได้รับประจุบวกและโบรมีนได้ประจุลบ: CH 3 Br → CH 3 + + Br - ; NaOH → Na + + OH - ; CH 3 + + OH - → CH 3 OH; Na + + Br - ↔ NaBr.

อิเล็กโทรฟิลและนิวคลีโอไฟล์

อนุภาคที่ไม่มีอิเลคตรอนและสามารถรับได้เรียกว่า "อิเล็กโทรฟิล" ซึ่งรวมถึงอะตอมของคาร์บอนที่จับกับฮาโลเจนในฮาโลอัลเคน นิวคลีโอไฟล์มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น พวกมัน "บริจาค" อิเล็กตรอนคู่หนึ่งเมื่อสร้างพันธะโควาเลนต์ ในปฏิกิริยาการแทนที่ นิวคลีโอไฟล์ที่อุดมไปด้วยประจุลบจะถูกโจมตีโดยอิเล็กโทรไฟล์ที่อดอาหารด้วยอิเล็กตรอน ปรากฏการณ์นี้เกี่ยวข้องกับการกระจัดของอะตอมหรืออนุภาคอื่น - กลุ่มที่ออกไป ปฏิกิริยาการแทนที่อีกประเภทหนึ่งคือการโจมตีของอิเล็กโตรไฟล์โดยนิวคลีโอไฟล์ บางครั้งก็ยากที่จะแยกแยะระหว่างสองกระบวนการ เพื่อระบุคุณลักษณะการแทนที่เป็นประเภทใดประเภทหนึ่ง เนื่องจากเป็นการยากที่จะระบุว่าโมเลกุลใดเป็นสารตั้งต้นและตัวทำปฏิกิริยาใด โดยปกติในกรณีเช่นนี้ ปัจจัยต่อไปนี้จะถูกนำมาพิจารณา:

• ลักษณะของกลุ่มที่ลาออก
• ปฏิกิริยานิวคลีโอไฟล์
• ลักษณะของตัวทำละลาย
• โครงสร้างของส่วนอัลคิล

นิวคลีโอฟิลิกทดแทน (SN)

ในกระบวนการปฏิสัมพันธ์ในโมเลกุลอินทรีย์ จะสังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นของโพลาไรเซชัน ในสมการ ประจุบวกหรือลบบางส่วนจะถูกทำเครื่องหมายด้วยตัวอักษรกรีก การแบ่งขั้วของพันธะทำให้สามารถตัดสินธรรมชาติของการแตกร้าวและพฤติกรรมเพิ่มเติมของ "เศษ" ของโมเลกุลได้ ตัวอย่างเช่น อะตอมของคาร์บอนในไอโอโดมีเทนมีประจุบวกบางส่วนและเป็นศูนย์กลางอิเล็กโตรฟิลลิก มันดึงดูดส่วนของไดโพลน้ำที่มีออกซิเจนซึ่งมีอิเล็กตรอนมากเกินไป เมื่ออิเล็กโทรฟิลทำปฏิกิริยากับรีเอเจนต์ที่เป็นนิวคลีโอฟิลิก เมทานอลจะเกิดขึ้น: CH 3 I + H 2 O → CH 3 OH + HI ปฏิกิริยาการแทนที่นิวคลีโอฟิลิกเกิดขึ้นโดยมีส่วนร่วมของไอออนที่มีประจุลบหรือโมเลกุลที่มีคู่อิเล็กตรอนอิสระที่ไม่เกี่ยวข้องกับการสร้างพันธะเคมี การมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันของไอโอโดมีเทนในปฏิกิริยา SN 2 อธิบายได้จากการเปิดกว้างต่อการโจมตีด้วยนิวคลีโอฟิลิกและการเคลื่อนที่ของไอโอดีน

การทดแทนด้วยไฟฟ้า (SE)

โมเลกุลอินทรีย์อาจมีจุดศูนย์กลางนิวคลีโอฟิลิก ซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยมีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนมากเกินไป ทำปฏิกิริยากับรีเอเจนต์อิเล็กโทรฟิลิกที่ไม่มีประจุลบ อนุภาคดังกล่าวรวมถึงอะตอมที่มีออร์บิทัลอิสระ โมเลกุลที่มีบริเวณที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนต่ำ ในคาร์บอนซึ่งมีประจุ "-" ทำปฏิกิริยากับส่วนบวกของไดโพลน้ำ - กับไฮโดรเจน: CH 3 Na + H 2 O → CH 4 + NaOH ผลคูณของปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยไฟฟ้านี้คือมีเทน ในปฏิกิริยาเฮเทอโรไลติก ศูนย์ที่มีประจุตรงข้ามของโมเลกุลอินทรีย์มีปฏิสัมพันธ์กัน ซึ่งทำให้พวกมันคล้ายกับไอออนในเคมีของสารอนินทรีย์ ไม่ควรมองข้ามว่าการเปลี่ยนแปลงของสารประกอบอินทรีย์นั้นแทบจะไม่เกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของไพเพอร์และแอนไอออนที่แท้จริง

ปฏิกิริยาโมโนโมเลกุลและปฏิกิริยาสองโมเลกุล

การแทนที่นิวคลีโอฟิลิกเป็นแบบโมโนโมเลกุล (SN1) การไฮโดรไลซิสของผลิตภัณฑ์ที่สำคัญของการสังเคราะห์สารอินทรีย์ บิวทิลคลอไรด์ในระดับอุดมศึกษา ดำเนินการตามกลไกนี้ ระยะแรกนั้นช้า มันสัมพันธ์กับการค่อยๆ แยกตัวออกเป็นคาร์บอนเนียมไอออนบวกและไอออนคลอไรด์ ขั้นตอนที่สองเร็วขึ้น คาร์บอนเนียมไอออนทำปฏิกิริยากับน้ำ การแทนที่ฮาโลเจนในอัลเคนสำหรับหมู่ไฮดรอกซีและได้รับแอลกอฮอล์หลัก: (CH 3) 3 C-Cl → (CH 3) 3 C + + Cl - ; (CH 3) 3 C + + H 2 O → (CH 3) 3 C-OH + H + การไฮโดรไลซิสแบบขั้นตอนเดียวของอัลคิลเฮไลด์ปฐมภูมิและทุติยภูมิมีลักษณะเฉพาะโดยการทำลายพันธะคาร์บอนพร้อมกับฮาโลเจนและการเกิดคู่ C–OH พร้อมกัน นี่คือกลไกของการแทนที่นิวคลีโอฟิลิกไบโมเลกุล (SN2)

กลไกการทดแทนเฮเทอโรไลติก

กลไกการแทนที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนการสร้างสารเชิงซ้อนระดับกลาง ปฏิกิริยาดำเนินไปเร็วขึ้น ง่ายต่อการสร้างลักษณะผลิตภัณฑ์ขั้นกลางของมัน บ่อยครั้งที่กระบวนการดำเนินไปในหลายทิศทางพร้อมกัน ข้อได้เปรียบมักจะได้มาจากวิธีการใช้อนุภาคที่ต้องการพลังงานน้อยที่สุดสำหรับการก่อตัว ตัวอย่างเช่น การปรากฏตัวของพันธะคู่เพิ่มความน่าจะเป็นของการปรากฏตัวของ allyl cation CH2=CH—CH 2 + เมื่อเทียบกับไอออน CH 3 + เหตุผลอยู่ในความหนาแน่นของอิเล็กตรอนของพันธะหลายตัว ซึ่งส่งผลต่อการกระจายตัวของประจุบวกที่กระจายไปทั่วโมเลกุล

ปฏิกิริยาการแทนที่เบนซีน

กลุ่มที่มีคุณสมบัติการทดแทนอิเล็กโตรฟิลิกคืออารีน่า วงแหวนเบนซินเป็นเป้าหมายที่สะดวกสำหรับการโจมตีด้วยไฟฟ้า กระบวนการเริ่มต้นด้วยการโพลาไรซ์ของพันธะในตัวทำปฏิกิริยาที่สอง ส่งผลให้เกิดอิเล็กโตรไฟล์ที่อยู่ติดกับเมฆอิเล็กตรอนของวงแหวนเบนซีน ผลที่ได้คือความซับซ้อนในช่วงเปลี่ยนผ่าน ยังไม่มีการเชื่อมต่อที่สมบูรณ์ของอนุภาคอิเล็กโตรฟิลลิกกับอะตอมของคาร์บอนตัวใดตัวหนึ่ง แต่ถูกดึงดูดไปยังประจุลบทั้งหมดของอิเล็กตรอน "อะโรมาติกหก" ในขั้นตอนที่สามของกระบวนการ อิเล็กโทรฟิลและอะตอมของคาร์บอนหนึ่งอะตอมของวงแหวนเชื่อมต่อกันด้วยอิเล็กตรอนคู่หนึ่ง (พันธะโควาเลนต์) แต่ในกรณีนี้ "กลิ่นหก" จะถูกทำลาย ซึ่งไม่เอื้ออำนวยจากมุมมองของการบรรลุสถานะพลังงานที่ยั่งยืนที่มั่นคง มีปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "การขับโปรตอน" มีการแยกตัวของ H + ซึ่งเป็นระบบพันธะที่เสถียรซึ่งเป็นลักษณะของ arenes ได้รับการฟื้นฟู ผลพลอยได้ประกอบด้วยไฮโดรเจนไอออนบวกจากวงแหวนเบนซีนและแอนไอออนจากองค์ประกอบของรีเอเจนต์ที่สอง

ตัวอย่างปฏิกิริยาการแทนที่จากเคมีอินทรีย์

สำหรับอัลเคน ปฏิกิริยาการแทนที่มีลักษณะเฉพาะโดยเฉพาะ ตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงอิเล็กโตรฟิลิกและนิวคลีโอฟิลิกสามารถให้ได้สำหรับไซโคลแอลเคนและแอรีน ปฏิกิริยาที่คล้ายกันในโมเลกุลของสารอินทรีย์เกิดขึ้นภายใต้สภาวะปกติ แต่บ่อยครั้งขึ้นเมื่อถูกความร้อนและในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยา การแทนที่อิเล็กโทรฟิลิกในนิวเคลียสอะโรมาติกเป็นหนึ่งในกระบวนการที่แพร่หลายและได้รับการศึกษามาเป็นอย่างดี ปฏิกิริยาที่สำคัญที่สุดของประเภทนี้คือ:

1. ไนเตรตของเบนซินต่อหน้า H 2 SO 4 - เป็นไปตามรูปแบบ: C 6 H 6 → C 6 H 5 -NO 2
2. ตัวเร่งปฏิกิริยาฮาโลเจนของเบนซินโดยเฉพาะคลอรีนตามสมการ: C 6 H 6 + Cl 2 → C 6 H 5 Cl + HCl
3. อะโรเมติกส์ดำเนินการด้วยกรดซัลฟิวริก "ควัน" กรดเบนซีนซัลโฟนิกจะเกิดขึ้น
4. Alkylation เป็นการแทนที่อะตอมไฮโดรเจนจากวงแหวนเบนซินด้วยอัลคิล
5. Acylation คือการก่อตัวของคีโตน
6. การจัดรูปแบบคือการแทนที่ไฮโดรเจนด้วยหมู่ CHO และการก่อตัวของอัลดีไฮด์

ปฏิกิริยาการแทนที่รวมถึงปฏิกิริยาในอัลเคนและไซโคลอัลเคน ซึ่งฮาโลเจนโจมตีพันธะ CH ที่มีอยู่ การเตรียมอนุพันธ์อาจเกี่ยวข้องกับการแทนที่ของไฮโดรเจนอะตอมหนึ่ง สองหรือทั้งหมดในไฮโดรคาร์บอนอิ่มตัวและไซโคลพาราฟิน ฮาโลอัลเคนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำจำนวนมากพบว่าใช้ในการผลิตสารที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งอยู่ในประเภทต่างๆ ความคืบหน้าในการศึกษากลไกของปฏิกิริยาการแทนที่ทำให้เกิดแรงผลักดันอันทรงพลังต่อการพัฒนาการสังเคราะห์โดยอาศัยอัลเคน ไซโคลพาราฟิน อาเรเนส และอนุพันธ์ฮาโลเจนของไฮโดรคาร์บอน

ประเภทของปฏิกิริยาเคมีในเคมีอนินทรีย์และเคมีอินทรีย์

1. ปฏิกิริยาเคมีเป็นกระบวนการที่สารอื่นเกิดขึ้นจากสารหนึ่ง ขึ้นอยู่กับลักษณะของกระบวนการ ประเภทของปฏิกิริยาเคมีจะแตกต่างออกไป

1) ตามผลสุดท้าย

2) บนพื้นฐานของการปล่อยหรือการดูดซับความร้อน

3) ขึ้นอยู่กับการย้อนกลับของปฏิกิริยา

4) บนพื้นฐานของการเปลี่ยนแปลงในระดับของการเกิดออกซิเดชันของอะตอมที่ประกอบขึ้นเป็นสารตั้งต้น

จากผลสุดท้าย ปฏิกิริยาเป็นประเภทต่อไปนี้:

A) การแทนที่: RH+Cl 2 → RCl+HCl

B) ภาคยานุวัติ: CH 2 \u003d CH 2 + Cl 2 → CH 2 Cl-CH 2 Cl

C) ความแตกแยก: CH 3 -CH 2 OH → CH 2 \u003d CH 2 + H 2 O

D) การสลายตัว: CH 4 → C + 2H 2

D) ไอโซเมอไรเซชัน

จ) การแลกเปลี่ยน

G) การเชื่อมต่อ

ปฏิกิริยาการสลายตัวกระบวนการที่มีสารอื่นตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปเกิดขึ้นจากสารเดียว

ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนเรียกว่ากระบวนการที่สารตั้งต้นแลกเปลี่ยนองค์ประกอบ

ปฏิกิริยาการทดแทนเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของสารที่ง่ายและซับซ้อนเป็นผลให้เกิดสารที่ง่ายและซับซ้อนขึ้นใหม่

ผลที่ตามมา ปฏิกิริยาผสมสารใหม่หนึ่งชนิดเกิดจากสารสองชนิดขึ้นไป

บนพื้นฐานของการปล่อยหรือการดูดซับความร้อนของปฏิกิริยามีประเภทต่อไปนี้:

ก) คายความร้อน

B) ดูดความร้อน

คายความร้อน -เหล่านี้เป็นปฏิกิริยาที่ปล่อยความร้อน

ดูดความร้อนคือปฏิกิริยาที่ดูดซับความร้อนจากสิ่งแวดล้อม

ปฏิกิริยาเป็นประเภทต่อไปนี้บนพื้นฐานของการย้อนกลับได้:

ก) ย้อนกลับได้

B) กลับไม่ได้

ปฏิกิริยาที่ดำเนินไปในทิศทางเดียวและจบลงด้วยการแปลงสารตั้งต้นเริ่มต้นเป็นสารสุดท้ายอย่างสมบูรณ์เรียกว่า กลับไม่ได้

ย้อนกลับได้ปฏิกิริยาเรียกว่าปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นพร้อมกันในสองทิศทางที่ตรงกันข้ามกัน

ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงในสถานะออกซิเดชันของอะตอมที่ประกอบเป็นสารตั้งต้น ปฏิกิริยามีดังต่อไปนี้:

ก) รีดอกซ์

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับการเปลี่ยนแปลงสถานะออกซิเดชันของอะตอม (ซึ่งอิเล็กตรอนถ่ายโอนจากอะตอม โมเลกุล หรือไอออนหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่ง) เรียกว่า รีดอกซ์

2. ตามกลไกของปฏิกิริยาจะแบ่งออกเป็นไอออนิกและอนุมูลอิสระ

ปฏิกิริยาไอออนิก- อันตรกิริยาระหว่างไอออนอันเป็นผลมาจากการแตกของพันธะเคมีแบบเฮเทอโรไลติก (อิเล็กตรอนคู่หนึ่งส่งผ่านไปยัง "ชิ้นส่วน") อันใดอันหนึ่งทั้งหมด

ปฏิกิริยาไอออนิกมีสองประเภท (ตามประเภทของรีเอเจนต์):

A) อิเล็กโทรฟิลิก - ระหว่างทำปฏิกิริยากับอิเล็กโทรฟิล

อิเล็กโทรฟิล- การจัดกลุ่มที่มีออร์บิทัลอิสระสำหรับอะตอมบางส่วน หรือจุดศูนย์กลางที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนลดลง (เช่น H +, Cl - หรือ AlCl 3)

B) นิวคลีโอฟิลิก - ในระหว่างการมีปฏิสัมพันธ์กับนิวคลีโอไฟล์

นิวคลีโอฟิล -ไอออนหรือโมเลกุลที่มีประจุลบซึ่งมีคู่อิเล็กตรอนที่ไม่แบ่งใช้ (ปัจจุบันไม่ได้มีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะเคมี)

(ตัวอย่าง: F - , Cl - , RO - , I -)

กระบวนการทางเคมีที่แท้จริง มีเพียงในบางกรณีเท่านั้นที่สามารถอธิบายได้ด้วยกลไกง่ายๆ การตรวจสอบกระบวนการทางเคมีโดยละเอียดจากมุมมองจลนพลศาสตร์ของโมเลกุลแสดงให้เห็นว่ากระบวนการส่วนใหญ่ดำเนินการผ่านกลไกลูกโซ่แบบรุนแรง คุณสมบัติของ p-tions ของสายโซ่คือการก่อตัวของอนุมูลอิสระในระยะกลาง (ชิ้นส่วนของโมเลกุลหรืออะตอมที่ไม่เสถียรที่มี อายุการใช้งานสั้น ทั้งหมดมีการเชื่อมต่อฟรี

กระบวนการเผาไหม้ การระเบิด ออกซิเดชัน ปฏิกิริยาโฟโตเคมี ปฏิกิริยาทางชีวเคมีในสิ่งมีชีวิตดำเนินไปตามกลไกลูกโซ่

เขตห่วงโซ่มีหลายขั้นตอน:

1) นิวเคลียสของลูกโซ่ - ระยะของ p-tion ของลูกโซ่ซึ่งเป็นผลมาจากการที่อนุมูลอิสระเกิดขึ้นจากโมเลกุลที่อิ่มตัวของวาเลนซ์

2) ความต่อเนื่องของห่วงโซ่ - ระยะของสายโซ่ของ p-tion ดำเนินการกับการรักษาจำนวนขั้นตอนอิสระทั้งหมด

3) การแตกหักของโซ่ - ขั้นตอนพื้นฐานของโซ่ของ p-tion ที่นำไปสู่การหายตัวไปของพันธะอิสระ

มีปฏิกิริยาลูกโซ่ที่แตกแขนงและไม่มีการแยกย่อย

หนึ่งในแนวคิดที่สำคัญที่สุดของห่วงโซ่คือ ความยาวของโซ่- จำนวนเฉลี่ยของระยะเริ่มต้นของความต่อเนื่องของลูกโซ่หลังจากการปรากฏตัวของอนุมูลอิสระจนกระทั่งหายไป

ตัวอย่าง: การสังเคราะห์ไฮโดรเจนคลอไรด์

1) m-la CL 2 ดูดซับพลังงานควอนตัมและภาพของอนุมูล 2 ตัว: CL 2 + hv \u003d CL * + CL *

2) อนุภาคแอคทีฟรวมกับ m-molecule H 2 ที่สร้างกรดไฮโดรคลอริกและอนุภาคแอคทีฟ H 2: CL 1 + H 2 \u003d HCL + H *

3)CL 1 +H 2 =HCL+CL * เป็นต้น

6) H * + CL * \u003d HCL - วงจรเปิด

กลไกการแตกแขนง:

F * + H 2 \u003d HF + H * เป็นต้น

F * + H 2 \u003d HF + H * เป็นต้น

ในน้ำจะเกิดได้ยากขึ้น - อนุมูล OH*, O* และอนุมูล H* จะก่อตัวขึ้น

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของรังสีไอออไนซ์: รังสีเอกซ์ รังสีแคโทด และอื่นๆ - เรียกว่า กัมมันตภาพรังสี

อันเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของโมเลกุลกับการแผ่รังสี การสลายตัวของโมเลกุลจะถูกสังเกตด้วยการก่อตัวของอนุภาคที่มีปฏิกิริยามากที่สุด

ปฏิกิริยาดังกล่าวมีส่วนทำให้เกิดการรวมตัวของอนุภาคและการก่อตัวของสารด้วยส่วนผสมต่างๆ

ตัวอย่างคือไฮดราซีน N 2 H 4 ซึ่งเป็นส่วนประกอบของเชื้อเพลิงจรวด เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีความพยายามในการรับไฮดราซีนจากแอมโมเนียอันเป็นผลมาจากการสัมผัสกับรังสีแกมมา:

NH 3 → NH 2 * + H *

2NH 2 * → N 2 H 4

ปฏิกิริยาเคมีกัมมันตภาพรังสี เช่น การสลายตัวทางรังสีของน้ำ มีความสำคัญต่อกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต

วรรณกรรม:

1. Akhmetov, N.S. เคมีทั่วไปและอนินทรีย์ / N.S. Akhmetov - ครั้งที่ 3 - ม.: ม.ปลาย, 2543. - 743 น.

1. Korovin N.V. เคมีทั่วไป / N.V. Korovin. - ม.: ม.ต้น, 2549 - 557 น.
2. Kuzmenko N.E. หลักสูตรเคมีระยะสั้น / N.E. Kuzmenko, V.V. Eremin, V.A. ป๊อปคอฟ. - ม.: ม.ต้น, 2545 - 415 น.
3. Zaitsev, O.S. เคมีทั่วไป. โครงสร้างของสารและปฏิกิริยาเคมี / O.S. Zaytsev. – ม.: เคมี, 1990.
4. คาราปัตยานต์, ม.ค. โครงสร้างสสาร / ม.ค. Karapetyants, S.I. Drakin. - ม.: โรงเรียนมัธยม, 2524.
5. Cotton F. พื้นฐานของเคมีอนินทรีย์ / F. Cotton, J. Wilkinson – ม.: มีร์, 1981.
6. Ugay, ย่าเอ เคมีทั่วไปและอนินทรีย์ / ยะ.อุไก. - ม.: โรงเรียนมัธยม, 1997.